深基坑鋼板樁支護(hù)施工方案設(shè)計(jì)研究

薦家鑫

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司 遼寧大連 116033

1 工程概況

周瑜大道橋位于廬江縣規(guī)劃高鐵新區(qū)，主橋橋型為獨(dú)塔雙索面斜拉橋（150m+60m+36m)，全長(zhǎng)為531m，橋面寬度為41m，雙向六車(chē)道，周瑜大道橋效果圖如圖1 所示。

圖1 周瑜大道橋效果圖

7# 主墩處基坑位于現(xiàn)在軍二路（二級(jí)公路）上，交通量較大，整個(gè)修建過(guò)程臨近20 局施工便道、規(guī)劃20 局運(yùn)渣通道、規(guī)劃保通路（二級(jí)公路）。

2 技術(shù)難點(diǎn)

深基坑是指開(kāi)挖深度超過(guò)5m 的基坑，或者施工周?chē)沫h(huán)境較為復(fù)雜但是開(kāi)挖深度卻不足5m 的基坑也按照深基坑來(lái)看待。

7# 主墩處基坑最大開(kāi)挖深度為15m，其深度遠(yuǎn)大于5m，且周?chē)慕ㄖ锵鄬?duì)集中，基坑工程施工場(chǎng)地狹小，在這種情況下，即使基坑的變形很小，依然有較大的可能發(fā)生工程事故。因此，對(duì)于深基坑施工時(shí)的變形控制要求較高。基坑的施工與地質(zhì)條件、場(chǎng)地環(huán)境等許多復(fù)雜因素有關(guān)，每一步驟出錯(cuò)，都有可能發(fā)生工程事故。因此，制定合理的施工方案、采取必要的監(jiān)控措施是保證深基坑鋼板樁支護(hù)工程順利完成的基本要求。

3 施工流程

3.1 鋼板樁圍堰施工流程

該基坑位置侵占現(xiàn)有施工便道，且距離未來(lái)規(guī)劃的交通路線，路基邊坡坡腳線不足35m，距離規(guī)劃運(yùn)渣通道不足50m。為保證施工安全，決定使用鋼板樁與放坡開(kāi)挖組合施工的方案，既保證施工效率，也留有足夠安全距離，且經(jīng)濟(jì)可控，鋼板樁圍堰施工流程圖如圖2 所示。

圖2 鋼板樁圍堰施工流程

3.2 基坑圍堰支護(hù)施工準(zhǔn)備

平整橋墩原位場(chǎng)地作為鋼板樁堆放與支撐加工場(chǎng)地，該工程所用鋼板樁類(lèi)型為拉森Ⅳ型鋼板樁。用吊車(chē)配合電動(dòng)振動(dòng)錘施打或使用打樁機(jī)施打進(jìn)行鋼板樁圍堰的施工。

3.3 鋼板樁施工測(cè)量

樁位平面放線測(cè)量與圍堰施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)，兩者均為測(cè)量工作所需完成的部分。

3.4 鋼板樁施工

3.4.1 放樣與定位把施工區(qū)域的控制點(diǎn)標(biāo)注好，經(jīng)過(guò)復(fù)核檢查沒(méi)有誤差之后，采取措施把該標(biāo)記點(diǎn)保護(hù)好。

3.4.2 鋼板樁打入

鋼板樁的打入流程為：使用汽車(chē)吊將鋼板樁送入樁錘的夾口，然后夾住鋼板樁，采用打樁機(jī)夾住鋼板樁，按控制線在地面插進(jìn)第一根鋼板后振動(dòng)沉樁，檢驗(yàn)圍檁和鋼板樁之間的間隔與垂直度，至此為止完成第一根樁的施打。第二根樁的打樁方法與第一根打法相同，位置對(duì)好第一根樁的鎖口，使樁錘下降，靠樁自重與錘打壓樁至地面，開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)振動(dòng)沉樁，鋼板樁施打完成。依照上述操作步驟，完成其他支護(hù)鋼板樁與反拉鋼板樁的施工。

3.4.3 鋼板樁轉(zhuǎn)角的處理

每一排的鋼板樁墻的寬度和每一塊鋼板樁的寬度一般不是整數(shù)倍的關(guān)系，因此在打樁時(shí)，一般不會(huì)出現(xiàn)整數(shù)塊的鋼板樁數(shù)量，這時(shí)需要異形樁在轉(zhuǎn)角處作為連接來(lái)補(bǔ)償誤差造成的剩余部分的寬度。

采用縮短施工時(shí)間的方法來(lái)減少打樁過(guò)程造成的誤差，并且要對(duì)準(zhǔn)位置再進(jìn)行施工，要想保證端面相對(duì)距離，采取角部合攏打法，不影響墻內(nèi)圍檁支撐的安裝的精確度，在轉(zhuǎn)角處的軸線處做打樁過(guò)程累積誤差的修正。

3.4.4 打樁方法

第一種打樁方法為從一個(gè)角開(kāi)始插打，從開(kāi)始到結(jié)束不停地插打，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，施工方便簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是這樣施工過(guò)程積累的誤差較大且過(guò)后不容易修正，并且每一根樁的垂直度不易控制，因此，對(duì)于一些對(duì)精度要求不高的打樁施工工程可用此方法；第二種打樁方法為，設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向架，固定15 根左右的鋼板樁組成鋼板樁墻，使其先插入土中一定的深度，然后先將板樁墻兩端的兩根鋼板樁打入，在這里對(duì)首先打入的兩根鋼板樁的垂直度進(jìn)行更加嚴(yán)格的監(jiān)控與控制，再將其他的鋼板樁以不同深度打入，這種方法可以有效的防止鋼板樁的傾斜，有效的提高了施工的精度，并且對(duì)封閉與合攏起到更積極的影響，且對(duì)臨近的鋼板樁施工影響小，此方法被稱(chēng)為屏風(fēng)法。

3.4.5 鋼板樁引孔

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件無(wú)法使用振動(dòng)錘或者打樁機(jī)直接插打至擬定的標(biāo)高時(shí)，需要使用引孔設(shè)備進(jìn)行引孔，然后再插打至擬定的標(biāo)高。擬采用螺旋引孔鉆機(jī)進(jìn)行施工，螺旋引孔鉆機(jī)施工如圖3 所示。

圖3 螺旋引孔鉆機(jī)施工

3.4.6 鋼板樁的拔除施工

鋼板樁的拔除施工，使用振動(dòng)錘對(duì)鋼板樁施加振動(dòng)力，使其把振動(dòng)傳遞給土體，破壞鋼板樁與土體之間的粘結(jié)力和吸附的力，并在振動(dòng)之后吊出。開(kāi)挖段施工完成之后解除加固系與切割支撐的工作。采用振動(dòng)錘拔出鋼板樁之后，要把鋼板樁及時(shí)運(yùn)送出場(chǎng)地，并及時(shí)清除鋼板樁上的土和雜質(zhì)。需要調(diào)整平直形較大的鋼板樁，及時(shí)運(yùn)送完好的板樁出施工所在場(chǎng)地，在平整的場(chǎng)地上堆置。用振動(dòng)錘再次復(fù)打一次鋼板樁，這樣做的目的是為了消除了土的粘附力，鋼板樁的拔樁順序與鋼板樁施打的順序恰好相反。

3.5 基坑清挖

基坑的清挖與基坑支護(hù)兩個(gè)施工步驟的施工計(jì)劃關(guān)聯(lián)性較大，在制定兩者的施工計(jì)劃時(shí)需要同時(shí)進(jìn)行施工方案的交底，基坑清挖與基坑支護(hù)；兩者的施工順序要根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)情況相互調(diào)整，兩個(gè)施工步驟中重點(diǎn)的部分是內(nèi)支撐的施工和底層位置處的施工。

采用挖機(jī)對(duì)圍堰的土體進(jìn)行清挖，清挖的位置盡量在樁間，控制標(biāo)高的盡量平整，在基坑清挖的時(shí)候要時(shí)刻關(guān)注周?chē)馏w土質(zhì)的情況，基坑清挖時(shí)，每層的高度約為1.5m，并且要保障圍堰周?chē)馏w的土壓力大小均勻。

3.6 降排及監(jiān)控措施

在基坑頂部位置需要設(shè)置截水溝，截水溝溝寬由中間到集水井位置逐漸變寬，構(gòu)成排水坡。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加固開(kāi)挖全程，實(shí)行加固該層圍囹，并加固與鋼板樁的連接，并展開(kāi)對(duì)圍囹的全面監(jiān)測(cè)，待圍堰內(nèi)水全部抽干時(shí)，對(duì)封底混凝土頂面進(jìn)行浮托監(jiān)測(cè)。整個(gè)施工過(guò)程要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)圍囹和鋼板樁的位移和變形，當(dāng)其位移與變形超過(guò)設(shè)計(jì)值立即停止施工，查明原因并對(duì)變形位置進(jìn)行加固處理后繼續(xù)施工。

4 監(jiān)測(cè)監(jiān)控措施

4.1 測(cè)點(diǎn)布置

控制檢測(cè)點(diǎn)的水平間距小于20m，并且保障每側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量大于3 個(gè)。檢測(cè)點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)水平位移與豎向位移，盡量將檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在基坑坡頂處。

4.2 監(jiān)測(cè)方法

對(duì)于監(jiān)測(cè)方法則采用極坐標(biāo)測(cè)量原理，將兩個(gè)固定控制點(diǎn)設(shè)置在測(cè)點(diǎn)附近，分別用于設(shè)站和后視點(diǎn)。將測(cè)出的施工坐標(biāo)求平均值，并且采用基坑開(kāi)挖前所測(cè)數(shù)據(jù)作為初始值，通過(guò)分析兩次測(cè)量的軸距數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：與上次軸距測(cè)量相比，產(chǎn)生了較小的位移；兩次測(cè)量數(shù)據(jù)的差值為變化量，測(cè)量數(shù)據(jù)與開(kāi)挖前數(shù)據(jù)的差值為累計(jì)變化量。

4.3 基坑頂部豎向位移監(jiān)測(cè)

基坑頂部豎向位移的監(jiān)測(cè)需要布置水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)，其原則為采用分級(jí)的方式，控制網(wǎng)包括起始水準(zhǔn)基點(diǎn)與閉合水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行布置，在首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)完畢之后，根據(jù)布設(shè)好的點(diǎn)，繼續(xù)布設(shè)二級(jí)控制網(wǎng)，然后對(duì)要監(jiān)測(cè)的點(diǎn)位進(jìn)行高程的測(cè)量。根據(jù)首級(jí)控制網(wǎng)和二級(jí)控制網(wǎng)根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)位的實(shí)際分布情況，選擇以附合路線或閉合路線方式布設(shè)。根據(jù)變形監(jiān)測(cè)要求布設(shè)水準(zhǔn)控制路線，具體而言，為站要固定、儀器要固定、人員要固定、觀測(cè)路線也要固定，并且在布設(shè)的過(guò)程中要時(shí)刻注意測(cè)量?jī)x器的位置并做出標(biāo)記。

需要在基坑布置大于3 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并且需要保證點(diǎn)位不受施工過(guò)程的影響，同時(shí)深埋點(diǎn)位，并且位置便于引測(cè)；將工作基點(diǎn)布置在便于觀測(cè)檢測(cè)點(diǎn)的位置，并且在施工時(shí)間需要保證基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基站的正常運(yùn)行。

4.4 監(jiān)測(cè)頻率

通過(guò)考慮基坑類(lèi)型、地下工程與施工地點(diǎn)周邊環(huán)境根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率，當(dāng)監(jiān)測(cè)值較為穩(wěn)定時(shí)可以適當(dāng)降低監(jiān)測(cè)頻率。

5 結(jié)語(yǔ)

從安全角度、技術(shù)角度、經(jīng)濟(jì)角度，對(duì)周瑜大道橋7#主墩處基坑開(kāi)挖施工全過(guò)程的施工過(guò)程進(jìn)行了觀察與總結(jié)，綜合考慮了場(chǎng)地的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑開(kāi)挖深度等因素的因素，制定的切實(shí)合理的施工方案，選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，取得了良好的效果，總結(jié)的施工方法可為同類(lèi)工程的施工提供參考。